Полученные в п. п.2.4, 2.5 и 2.6 результаты исследований по синтезу подсистемы оптимального управления, подсистемы стабилизации температуры в слое и интеллектуальной подсистемы легли в основу проектирования АСУТП процессом обжига цинковых концентратов в печах кипящего слоя.

Для нормального функционирования АСУТП и в соответствии с ГОСТами необходимо разработать техническую документацию, включающую в себя следующие элементы: информационное обеспечение АСУТП, организационное обеспечение АСУТП, алгоритмическое и программное обеспечения АСУТП, техническое обеспечение АСУТП.

2.7.1 Информационное обеспечение АСУТП

Выбор структуры и состава информационного обеспечения системы основан на обработке данных технологического процесса с применением средств вычислительной техники и разработки единой системы классификации и кодирования исходной информации.

Основной целью создания информационного обеспечения является обеспечение возможности анализа состояния объекта управления и принятия управляющих решений в нормальных и экспериментальных ситуациях. Назначение информационной системы состоит в измерении значений контролируемых параметров, передачи этой информации к месту обработки, ее первичной обработки и представления в местах использования информации для решения задач управления технологическим процессом обжига цинковых концентратов в печи КС. Информационное обеспечение должно отвечать ряду требований:

своевременность доставки информации;

достоверность передачи (отсутствие потерь и искажений в каналах связи и обработки);

надежность функционирования информационной подсистемы;

единство времени в системе распределения информации при выдаче форм выходной документации в соответствии со временем опроса соответствующих датчиков;

возможность технической реализации.

Кроме того, состав и структура информационного обеспечения должны обеспечивать:

регулирование информационных потоков, обеспечивающее равномерную загрузку комплекса технических средств (КТС), а также своевременное представление информации обслуживающему и управленческому персоналу;

возможность расширения системы посредством включения новых систем и расширение существующей;

удобство участия человека в анализе ситуаций и управления технологическим процессом как в нормальных условиях, так и в аварийных ситуациях.

Состав информационного обеспечения представляет собой совокупность системы классификации и кодирования, системы показателей (перечень входных и выходных сигналов), систем документации массивов информации (файлов), используемые в системе управления.

Для контроля и управления процессом обжига цинкового концентрата в печи кипящего слоя, кодированию и вводу в управляющий вычислительный комплекс подлежат следующие технические переменные:

Температура слоя печи "КС";

Температура под сводом печи;

Температура перед циклонами, после 1 и 2 ступени циклонов;

Температура отходящих газов на входе в электрофильтр;

Температура газов на выходе из электрофильтра;

Расход воздушно-кислородного дутья;

Расход воздуха на аэрохолодильник;

Расход воздуха на форкамеру;

Расход кислорода на печь;

Расход питательной воды;

Содержание кислорода в дутье;

Упругость дутья;

Разрежение под сводом;

Разрежение на входе в электрофильтр;

Разрежение на выходе из электрофильтра;

Давление питательной воды;

Давление в барабане-сепараторе;

Уровень в барабане сепараторе.

Выходные управляющие воздействия по контурам управления:

Расхода воды;

Расхода воздуха;

Расхода концентрата.

В соответствии с этой информацией в параграфе 2.7.4 выбираем технические средства: датчики, преобразователи, показывающие приборы и структуру УВК.

2.7.2 Организационное обеспечение АСУТП

Производственный персонал подразделением АСУТП включает ремонтную и эксплуатационную службы, организованные иерархическим образом с оперативной взаимосвязью служб на всех уровнях. Ремонтный персонал на нижнем уровне организуется в отдельные межсистемные группы по видам работ и видам технических средств, а именно группу ремонта, группу обслуживания УВК и группу математических методов и программирования.

Эксплуатационный персонал организован по технологическим участкам для контроля и управления технологическими процессами на верхних участках системы и подсистемы АСУТП включает:

· оператора УВК;

· дежурного оператора КИП и А;

· группу отделения обжига.

На следующем уровне организационной структуры выделен начальник, мастер-технолог смены.

Два верхних уровня представлены начальником подразделения АСУТП, начальником металлургического цеха, которые оперативно связаны между собой для согласования работ по отдельным подразделениям с подчинением начальнику научно-исследовательского отдела (НИО), начальнику производственно - технического отдела (ПТО) и главному инженеру УК МК, причем административная иерархия НИО включает по уровням: начальника НИО, начальников подразделений АСУТП и начальников лаборатории, мастера КИП и А, начальника отделения теплотехники и начальника смены.

На нижнем уровне начальник УВК с подчинением ему группы математических методов и программирования, группы обслуживания УВК, группы ремонта, оператора УВК и дежурного оператора КИП и А. АСУТП ПУ ОЦК работает в информационном режиме и осуществляет:

централизованный сбор;

переработку и представление информации в форме, максимально облегчающей оперативное управление технологическими процессами объекта;

централизованный непрерывный контроль технологических параметров;

сигнализацию, регистрацию отклонений заданных параметров и различных нарушений технологических процессов;

централизованный непрерывный контроль сменных результатов работы;

формирование и оперативную печать информации о ходе кампании;

оперативное информационное обслуживание руководства завода и НИО.

Оператор административно подчинен начальнику смены и оперативно связан со старшим мастером, начальником цеха и с заведующим отделения теплотехники и группы отделения обжига. Оператор выполняет следующие основные функции:

поддерживает заданный старшим мастером технологический режим;

осуществляет пуск, переключение режимов работы и остановки оборудования;

контролирует выполнение производственной программы;

осуществляет вызов интересующей его технологической информации;

производит ввод с пульта оператора в УВК новых значений параметров технологического режима по указанию старшего мастера, начальника отдела теплотехники и начальника смены;

ведет учет нарушений технологических режимов, выясняет причины нарушений;

выявляет "узкие места" и принимает совместно со старшим мастером отделения оперативные меры по их немедленному устранению;

обеспечивает формирование достоверной отчетной информации и регулярность подачи ее на верхние уровни.

2.7.3 Алгоритмическое и программное обеспечения АСУТП

Алгоритм нахождения экстремума целевой функции методом наискорейшего спуска

Алгоритм включает следующие предписания (рис.15):

вводятся исходные данные, x (i) которые определятся из математической модели [5], количество входных переменных x (i) - k, величина шага-h, заданной точности поиска-е, значения величины изменения аргумента при нахождения частных производных-dx, cчетчик шагов в начальный момент должен быть равен единице (n=1), так как до начала итерационных процедур требуется один раз рассчитать функцию цели-F_ц0=G_Znкр, которая определяется из математической модели [1];

производится расчет частных производных, для чего осуществляется организация цикла попеременного расчета частных производных k-мерной функции (i=1,k);

производится поочередное изменение аргумента x _(i) на величину - dx;

производится расчет целевой функции при измененном аргументе - F_ц1, а счетчик - n увеличивает свое значение на единицу;

рассчитывается и запоминаются величины изменения функции - dF (i), для соответствующей i-ой координаты, осуществляется возврат в исходную точку i-ой координаты: x _{(i) -} dx, после завершения расчета частной производной по-х ₍₁₎ производятся аналогичные действия по другим;

рассчитываются изменения x (i), противоположно направлению градиента, в соответствии со стратегией (37), где dF (i) /dx - есть частная производная по i-ой координате;

производится расчет функции цели в новой точке, а счетчик шагов увеличивается еще на одну единицу;

производится расчет критерия окончания поиска - Е;

осуществляется сравнение величины критерии Е с заданной точностью е, если значение Е достигло заданной точности, то выводятся результаты поиска, в противном случае происходит сравнение вновь рассчитанного значения целевой функции F с ее значением на предыдущем шаге - F_ц0.

Так как метод ищет минимум, а нам нужно максимальное значение F_ц0=G_Znкр, шаг считается удачным и продолжается поиск вдоль прежнего направления градиента, производится переприсвоение нового значения функции цели переменной - F_ц0, если новое значение целевой функции больше предыдущего. В случае неудачи, производится поиск нового направления градиента.

Программа реализации алгоритма метода наискорейшего спуска:

function f=mns (x1,.,xk,k,dx,e,h,n=1)

n=1; x (1) =x1. x (k) =xk;

Fц0= GZnкр; flag1=1;

while flag1==1

for i=1: 2

x (i) =x (i) +dx;

Fц1= GZnкр;

n=n+1; x (i) =x (i) - dx; dF (i) =F1-F0;

end

flag2=1;

while flag2==1

for i=1: 2

x (i) =x (i) - h* (dF (i) /dx);

end

Fц=GZnкр; n=n+1;

E=abs (dF (1) +dF (2));

if E>e

if Fц>Fц0

F=F0; flag2=1;

else

flag2=0; flag1=1;

end

flag1=0;

end end

Otvx1=x (1)

Otvxk=x (k)

OtvF= Fц

end

Рис.15. Блок-схема алгоритма поиска методом наискорейшего спуска

Алгоритм расчета параметров настройки регулятора

Алгоритм включает следующие предписания (рис.16):

вводятся значения К_об, ф_об, Т_об,m,w=0;

вычисляются значения вещественного и мнимого составляющего числителя и знаменателя передаточной функций объекта регулирования B_R, B_Q, A_R, A_Q;

вычисляются значения вещественной и мнимой части АФХ объекта R_об, Q_об;

вычисляются значения настроечных параметров регулятора К_р, S и выводятся результаты;

дается приращение значению частоты w=w+0.005;

вычисления производятся для каждого нового значения частоты пока оно не равно 0,05;

выводятся результаты вычислений К_р, S, w.

По значениям К_р и S для каждого w [0: 0.05,0.005] строятся линии равные степени затухания m=0, m=0.366 (см раздел по разработке системы стабилизации рисунок 8) и выбирается точка, соответствующая оптимальным значениям и , которая лежит несколько правее максимума линии равного затухания.

Программа реализации данной блок-схемы на Matlab:

function S_K (k,t,m,T,w)

n=1;

while w<0.05

Br=k*exp (t*m*w) *cos (t*w);

Bq=-k*exp (t*m*w) *sin (t*w);

Ar=1-T*m*w;

Aq=T*w;

R= (Br*Ar+Bq*Aq) / (Ar^2+Aq^2);

Q= (Bq*Ar-Br*Aq) / (Ar^2+Aq^2);

K=- (m*Q+R) / (R^2+Q^2);

S=-w* (m^2+1) *Q/ (R^2+Q^2);

masK=K;

masS=S;

w=w+0.005;

n=n+1;

K

S

hold on

plot (masK,masS)

w

end

Kp=K

Sp=S

end

Рис.16. Блок схема алгоритма нахождения значений настроек регулятора

Алгоритм расчета переходного процесса

Алгоритм включает следующие предписания (рис.17):

вводятся значения К_об,ф_об, Т_об, К_р,S_р, Т, х_вых, х_зад, С=0,n=0;

вычисляется значение отклонения регулируемой величины Дх_вых;

значение управляющего воздействия м за время запаздывания ф объекта;

вычисляются значения управляющего воздействия м и выходной переменной объекта х_вых на каждом моменте времени до времени Т, пока установится процесс, т.е. значение выходной переменной не станет приблизительно равной значению х_зад.

По результатам вычислений строится переходная характеристика процесса (см раздел по разработке системы стабилизации рис.9).

Программа реализации данного алгоритма на Matlab:

function per_pro (y,yz,T,dt,r)

a= [1: p];

k=2.5; K=0.68; S=0.016; T=60; t=26; C=0; i=1;

while i<=t

n=0; dy=y-yz;

while n<r

C=C+S*dy*dt; n=n+1;

end

m (i) =- (C+K*dy);

y1 (i) =y i=i+1;

end

for i=t+1: p

n=0; dy=y-yz;

while n<r

C=C+S*dy*dt; n=n+1;

end

m (i) =- (C+K*dy); n=0;

while n<r

Dy=1/T* (k*m (i-t) - y) *dt;

y=y+Dy; n=n+1;

end

y1 (i) =y i=i+1;

m; y1;

end

plot (a,y1)

end

Рис.17. Блок-схема алгоритма расчета переходного процесса

2.7.4 Техническое обеспечение АСУТП

Техническое обеспечение должно полностью удовлетворять требованиям, обеспечивающим достижения тех целей управления, которые были сформулированы в п. п.2.4, 2.5 и 2.6, а также общепринятым в цветной металлургии требованиям, которые были сформулированы в п. п.2.7.1, 2.7.2 и 2.7.3.

В связи с тем, что структура системы управления (рис.4) предусматривает решение задач верхнего (задачи оптимизации и интеллектуальная подсистема) уровня, а также включает задачи нижнего уровня (стабилизация температуры в слое, расходов материалов, давлений и т.д.) в составе технического обеспечения АСУТП используется два управляющих компьютера. Для обеспечения решения задач планирования работы цеха, программ организационной подсистемы, а также подсистем оптимального управления и интеллектуальной подсистемы применяется управляющая вычислительная машина - УВМ. Для решения задач оперативного управления нижнего уровня нами предполагается использование управляющего контроллера.

В автоматизированной системе управления нижнего уровня в качестве технической базы управляющей части системы автоматизации выбран программируемый логический контроллер Simatic S7-300 с центральным процессором CPU 315-2DP. Контроллер полностью отвечает требованиям концепции “Totally Integrated Automation”.

Модульный программируемый контроллер Simatic S7-300 предназначен для решения задач автоматического управления низкой и средней степени сложности.

Simatic S7-300 выбран по следующим причинам:

· Широкий спектр модулей для максимальной адаптации к решению любой задачи.

· Возможность использования распределенных структур ввода-вывода и простое включение в различные типы промышленных сетей.

· Удобная для обслуживания конструкция и работа с естественным охлаждением.

· Свободное наращивание возможностей при модернизации системы.

· Высокая мощность, благодаря большому количеству встроенных функций.

· Конфигурирование и программирование средствами STEP 7.

· Возможность включения в сети MPI и SIMATIC NET.

· Каждый центральный процессор S7-300 оснащен встроенным блоком питания с входным напряжением =24В.

Кроме того, в составе S7-300 могут использоваться модули систем взвешивания и дозирования семейства SIWAREX.

Эффективному применению контроллеров способствует возможность использования нескольких типов центральных процессоров различной производительности, наличие широкой гаммы модулей ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов, функциональных модулей и коммуникационных процессоров. В 2002 году началась смена поколений центральных процессоров программируемых контроллеров SIMATIC S7-300. CPU 315-2DP компактный центральный процессор нового поколения с встроенным интерфейсом ведущего/ведомого устройства PROFIBUS-DP.

Основные характеристики SIMATIC S7-300 CPU 313C-2DP:

Объем рабочей памяти (RAM) 128 Кбайт

Объем загружаемой памяти (микрокарта памяти) 64 Кбайт …8 Мбайт

Время выполнения:

· логических операций 0.1 мкс

· операций со словами 0.2 мкс

· арифметических операций с фиксированной точкой 2.0 мкс

· арифметических операций с плавающей точкой 6.0 мкс

Количество флагов 2048 байт

Количество счетчиков 256

Количество таймеров 256

Встроенные интерфейсы: MPI, PROFIBUS-DP

Максимальное количество каналов ввода-вывода системы:

· дискретных 16384

· аналоговых 1024

Габариты 40 х 120 х 130 мм.

На нижнем уровне этой системы используются датчики, преобразователи, обеспечивающие сбор информации и ее преобразование в доступный для контроллера вид, а также различные вторичные приборы, служащие для отображения и регистрации информации о состоянии объекта управления в вид доступный для восприятия человеком-оператором.

Описание функциональной схемы автоматизации технологического процесса, предусматривающей выбор локальных технических средств.

Контроль наличия исходного цинкового концентрата в бункерах осуществляется радарными уровнемерами Rosemount 5401 (поз.1а,2а) c выходными унифицированными сигналами 4-20мА, которые поступают на модуль ввода аналоговых сигналов AI контроллера Simatic S7-300.

Автоматическое дозирование сульфидного цинкового концентрата осуществляется ленточным питателем с встроенным тензорезисторным датчиком ДСТБ-016 (поз.3а). Выходной сигнал с тензорезисторного датчика преобразовывается с помощью показывающего и регистрирующего прибора ДИСК 250-ТН (поз.3б) в непрерывный токовый сигнал, который далее поступает на AI контроллера Simatic S7-300.

Из датчиков для измерения температуры выбраны термопреобразователи ПК "Тесей" термоэлектрические преобразователи КТХА, медные термопреобразователи сопротивления ТСМТ, так как они в качестве ни чем не уступают приборам концерна "Метран", Siemens, но в цене намного дешевле чем приборы других производителей.

Контроль температуры осуществляется следующим образом. Для контроля температуры в форкамере и в печи кипящего слоя в семи точках кипящего слоя (одна в форкамере и шесть в печи) установлены термоэлектрические преобразователи КТХА 01.16 (поз.4а-поз.10а) преобразующие температуру в унифицированный сигнал, который поступает в AI контроллера Simatic S7-300.

Регулирование температуры в печи осуществляется изменением расхода сульфидного концентрата, подаваемого в печь, за счет частоты вращения двигателя, которая регулируется пропорционально изменению напряжения в обмотке возбуждения. Для этого управляющий сигнал с дискретного выхода DO контроллера поступает на блок управления БУ-21 (поз.4б) и далее на реверсивный бесконтактный пускатель ПБР-2М1 (поз.4в) с него на двигатель постоянного тока служащего приводом ленточного питателя.

Температура под сводом печи, в аэрохолодильнике, перед циклонами СИОТ, НИОГАЗ, после циклона НИОГАЗ контролируется термоэлектрическими преобразователи КТХА 01.18 (поз 11а-21а), питательной воды в первой и второй нитке перед барабаном-сепаратором котла-утилизатора медными термопреобразователями сопротивления ТСМТ 101 (поз.22а,23а) и температура пара после барабана, со свода печи, после циклонов и потребителю контролируется термоэлектрическими преобразователями КТХА 01.07 (поз 24а-28а) аналогичным образом.

Из датчиков давления хорошо зарекомендовали себя интеллектуальные датчики давления Метран-100, Метран-49 с применением микропроцессорной электроники в конструкции.

Контроль давления осуществляется следующим образом. Упругость воздушно-кислородного дутья на форкамеру печи, на подину и на аэрохолодильник контролируется с помощью преобразователей давления Cerabar M (поз.29а-31а) преобразующих давление в токовый сигнал 4-20мА, который поступает на модуль ввода аналоговых сигналов AI контроллера.

Для измерения разрежения под сводом печи, перед циклонами и после циклонов используются интеллектуальные датчики давления Метран-100-ДИВ (поз.32а-35а) измеряющие и непрерывно преобразующие разрежение в аналоговый токовый сигнал, который заводится на аналоговый вход контроллера.

Давление питательной воды в первой и второй нитке барабана-сепаратора, давление пара после циклонов СИОТ, после свода печи, давление пара потребителю и в барабане котла измеряется и преобразуется датчиками давления Метран-100-ДИ (поз.36а-42а) сигнал с которых заводится на аналоговый вход контроллера.

Для контроля количества выбраны сужающие устройства ДБС, в комплекте с датчиками разности давлений, измеряющие расход методом переменного перепада давлений. Вихревые расходомеры PROWIRL производства "Endress+Hauser" очень устойчивые к вибрациям за счет специальной конструкций сенсора с широким диапазоном измерения. Также электромагнитные расходомеры с высокой точностью измерений.

Контроль расхода осуществляется следующим образом. Для измерения расхода воздуха подаваемой на форкамеру, на подину печи и на аэрохолодильник, в воздуховодах установлены диафрагмы типа ДБС 0,6-800 (поз.43а-45а), которые обеспечивают перепад давления, перепад давления преобразовывается в электрический токовый сигнал 0ч5мА преобразователями типа Метран-49-ДД (поз.43б-45б), сигнал с которых заводится на аналоговый вход контроллера.

Для регулирования количества воздуха по этим каналам используется сигналы с дискретного выхода контроллера, которые идут на универсальные переключатели типа УП (поз 43в-45в), далее на пускатели ПБР-2М1 (поз.43г-45г), на выход которых подключены исполнительные механизмы типа МЭО (поз.43д-45д) регулирующих клапанов.

Количество расхода воды к кессонам аэрохолодильника, к кессонам слоя печи, пара и воды к блокам термосифонов, воды на непрерывную продувку и расхода пара из барабана, на свод печи и потребителю измеряется датчиками расхода - вихревыми расходомерами PROWIRL (поз.46а-54а), и преобразуется в аналоговый сигнал 4ч20мА преобразователями PROWIRL (поз.46б-54б) входящими в комплект с датчиками, сигнал с которых идет на аналоговый вход контроллера.

Для регулирования количества воды на непрерывную продувку сигнал с дискретного выхода контроллера идет на блок управления БУ-21 (поз 51в), далее на пускатель ПБР-2М1 (поз.51г), на выход которого подключен исполнительный механизм типа МЭО (поз.51д) регулирующего клапана со встроенным датчиком положения исполнительного механизма (поз.51е), унифицированный сигнал с которого поступает на модуль ввода AI.

Измерение количества питательной воды в первой и второй нитке барабана-сепаратора осуществляется датчиком электромагнитного расходомера MAG 3100 (поз.55а,56а), далее сигнал с комплекта электромагнитного расходомера преобразователя сигналов MAG 3100 (поз.55б,56б) заводится на аналоговый вход контроллера.

Для регулирования количества воды в первой и второй нитке барабана-сепаратора используются сигналы с дискретного выхода контроллера, которые идут на универсальные переключатели типа УП (поз 55в,56в), далее на пускатели ПБР-2М1 (поз.55г,56г), на выход которых подключены исполнительные механизмы типа МЭО (поз.55д,56д) регулирующих клапанов.

Для измерения количества кислорода в дутье установлена диафрагма типа ДБС 0,6-600 (поз.57а), которое обеспечивает перепад давления, перепад давления преобразовывается в электрический токовый сигнал 0ч5мА преобразователем типа Метран-49-ДД (поз.57б), сигнал с которого заводится на аналоговый вход контроллера.

Для регулирования количества кислорода в дутье используется сигнал с дискретного выхода контроллера, который идет на универсальный переключатель типа УП (поз 57в), далее на пускатель ПБР-2М1 (поз.57г), на выход которого подключен исполнительный механизм типа МЭО (поз.57д) регулирующего клапана.

Для измерения содержания кислорода в дутье и преобразования его в аналоговый сигнал используется анализатор кислорода DRAGER POLYTRON 7000 Module (поз.58а,58б), сигнал далее заводится на модуль ввода AI.

Для регулирования разряжения на всасе и на выхлопе дымососа3 и дымососа4 сигналы с дискретного выхода контроллера идут на блоки управления БУ-21 (поз 59а-62а), далее на реверсивные пускатели ПБР-2М1 (поз.59б-62б), на выход которых подключены исполнительные механизмы типа МЭО (поз.59в-62в) регулирующих клапанов со встроенными датчиками положения исполнительных механизмов (поз.59г-62г), унифицированный сигнал с которых поступает на модуль ввода AI.

Для управления скоростями дымососа3 и дымососа4 сигналы с дискретного выхода DI контроллера поступают на блок управления БУ-21 (поз.63а,64а) и далее на реверсивный бесконтактный пускатель ПБР-2М1 (поз.63б,64б) с него на двигатель.

Контроль за работой двигателей ведется по состоянию ключей магнитного пускателя (поз.65а), для чего с последних заведена электрическая проводка к дискретному модулю контроллера.

Сигналы о положении переключателей (поз.4в,51в,59а-64а) в различных режимах поступают на модуль ввода DI контроллера.

3. Экономическая часть

3.1 Обоснование экономической эффективности от внедрения АСУТП обжига в печи КС

3.1.1 Определение прироста прибыли

Экономический эффект от применения автоматизированной системы управления обуславливается прежде всего повышением эффективности автоматизируемого производства, определяемым повышением качества и надежности управления, снижением потерь, повышением производительности и т.п.

Внедрение автоматизированной системы управления процессом обжига в печи КС позволяет вести процесс в оптимальном температурном режиме, обеспечивающем высокое качество получаемого продукта - огарка. В результате оптимального ведения процесса обжига уменьшается погрешность температурного режима с 10% до 2%, в следствии чего производительность увеличивается на 3%. При производительности 86450т/год, дополнительный выход огарка составит 1464,3т/год. При стоимости одной тонны огарка 16000 тенге, дополнительная прибыль в год составит:

П_доп=1464,3*16000=23428800тг

3.2 Определение текущих затрат на разработку, внедрение, эксплуатацию и обновление АСУТП и расчет фонда заработной платы обслуживающего персонала

3.2.1 Расчет затрат на разработку и внедрение системы автоматического управления

Затраты на приобретение комплектующих АСУТП (затраты на приборы и средства автоматизации, вычислительный комплекс) К_асутп= 4973,6 тыс. тг.

Капитальные затраты на неучтенное оборудование рассчитываем, исходя из 5% от общей стоимости:

К_{пр. об}=К_асутп?0,05

К_{пр. об}=4973600?0,05=248680тг

Всего стоимость капитальных затрат:

К_об=К_{пр. об}+К_асутп

К_об=248680+4973600=5222280тг

Затраты на научные исследовательские работы и на разработку составляют 20% от стоимости капитальных затрат:

К_разр= К_об?0,2

К_разр= 5222280?0,2=1044456тг

Затраты на монтаж оборудования составляют 25% от стоимости капитальных затрат:

К_монт= К_об?0,25

К_монт= 5222280?0,25=1305507тг

Итого капитальные затраты на создание системы управления составляют:

К_су= К_об+К_разр+К_монт

К_су=5222280+1044456+1305507= 7572306тг

3.2.2 Определение затрат на эксплуатацию системы управления

Амортизационные отчисления составляют 15% от величины капитальных затрат:

А= К_об?0,15

А= 5222280?0,15=783342тг

Затраты на текущий ремонт средств автоматизации и вычислительной техники составляют 2,5% от величины капитальных затрат на создание системы управления.

З_{т. р}=К_су?0,025

З_{т. р}=7572306?0,025=189307,65тг

Величина затрат на содержание оборудования системы управления составляет 2,3% от капитальных затрат на создание системы управления.

З_{с. о}=К_су?0,023

З_{с. о}=7572306?0,023=174163тг

Затраты на электроэнергию составляют:

Р_эл=?W?t?k

где ?W-суммарная мощность, потребляемая средствами автоматизации и вычислительной техники. Определяется по паспортным данным и равна 30кВт. ч.

t-количество часов работы в сутки, 24 часа;

k-коэффициент использования мощности - 0,9.

Р_эл=30?24?0,9=684кВт. ч/сут

Р_{эл. г}=365? Р_эл

Р_{эл. г}=365? 684=236520кВт. ч

Для установки 1кВт. ч стоит 5,8 тенге, тогда затраты на электроэнергию за год составят:

З_{эл. эн}= Р_{эл. г}? 5,8

З_{эл. эн}= 236520? 5,8=1371816тг

3.2.3 Затраты на заработную плату

Расчет планового баланса времени на одного рабочего приведен в таблице 5.

Таблица 5. Годовой баланс рабочего времени

Расчет годового фонда основной заработной платы для обслуживающего персонала

Таблица 6. Профессия, количество человек и оклад работников, обслуживающих систему управления

Годовой фонд основной заработной платы на обслуживающий персонал составит:

ГФЗП_осн=12?Ф_{м. обсл. п}

где Ф_{м. обсл. п} - месячный фонд заработной платы обслуживающего персонала, тенге

ГФЗП_осн=12?400000=4800000тг

Помимо основной заработной платы существует дополнительная, которая выплачивается за работу в ночное время. Дополнительная заработная плата за ночное время составляет 20% от величины заработной платы:

ГФЗП_доп= ГФЗП_осн?0,2

ГФЗП_доп= 4800000?0,2=960000тг

Итого фонд заработной платы обслуживающего персонала за год составит:

ГФЗП=ГФЗП_осн+ГФЗП_доп

ГФЗП=4800000+960000=5760000тг

Предусматриваем премиальные, которые составляют 10% от заработной платы.

Годовой размер премиальных составит:

ГРП=ГФЗП?0,1

ГРП=5760000?0,1=576000тг

Годовой фонд заработной платы с учетом районного коэффициента составит:

ГФЗП_рк= ГФЗП?1,2

ГФЗП_рк= 5760000?1,2=6912000тг

Общий фонд заработной платы составит:

ОФЗП=ГРП+ГФЗП_рк=576000+6912000=7488000тг

Общий фонд заработной платы с отчислениями составит:

З_зп= (ОФЗП- (Н_п/100%?ОФЗП)) ?Н_е/100%+ОФЗП=

(7488000- (0,1?7488000)) ?0,21) +7488000=8903232тг

3.2.4 Расчет итоговых затрат

Всего затраты составляют:

З=К_су+А+З_{т. р}+З_{с. о}+З_{эл. эн}+З_зп

З=7572306+783342+189308+174163+1371816+8903232=18994167тг

Налог на добавочную стоимость (НДС) начисляется в размере 14% от затрат и составит:

З_ндс=З?0,14

З_ндс=18994167?0,14=2659183тг

Итого затраты с учетом НДС составляют:

З_итг=З+З_ндс

З_итг=18994167+2659183=21653350тг

3.3 Расчет экономической эффективности

Рассчитываем балансовую прибыль, которая определяется как разница между дополнительной прибылью и затратами.

П_б=П_доп-З_итг П_б=23428800-21653350=1775450тг

Налог на прибыль начисляется в размере 30% и составит:

Н_п=П_б?0,3

Н_п=1775450?0,3=532635тг

Остаточная прибыль, которая есть разница между балансовой прибылью и налогом составит:

П_ост=П_б-Н_п

П_ост=1775450-532635=1242815тг

Срок окупаемости рассчитываем по формуле:

Т_окуп=К_об/П_ост

Т_окуп=5222280/1242815=4,2 г

Отсюда следует, что внедрение автоматизированной системы управления технологическим процессом обжига цинковых концентратов в печи кипящего слоя окупается за 4 года 2,5 месяцев эксплуатации, что позволяет сделать вывод об эффективности и рациональности системы.

4. Охрана труда

4.1 Организационные вопросы охраны труда на производстве